Yüksək temperaturda çalışan topoloji izolyator kəşfi

Elektron cihazların inkişafında yeni dövr başlayır. Almaniyanın Würzburg Universitetinin alimləri yüksək temperaturda işləyən topoloji izolyator hazırlayıblar. Bu materialın kəşfi, enerji itkisini minimuma endirən və yüksək effektivlik təmin edən elektron komponentlərin istehsalına imkan yarada bilər.

Topoloji izolyator nədir? İçəridə elektrik cərəyanını keçirməyən, kənarlarında isə 'elektron magistralları' yaradan bir materialdır. Bu magistralda elektronlar demək olar ki, heç bir enerji itkisi olmadan hərəkət edir. Elektronların 'spin' adlanan daxili açısal momenti onların hərəkət istiqamətini müəyyən edir: 'spin-up' elektronlar bir istiqamətdə, 'spin-down' elektronlar isə əks istiqamətdə hərəkət edir. Bu mexanizm enerji itkisinin qarşısını alır və 'quantum spin Hall effekti' adlanır. İlk dəfə bu effekt Würzburg Universitetində sübut olunmuşdu.

Üç qatlı xüsusi quruluş

Professor Sven Höflingin rəhbərliyi altında çalışan tədqiqat qrupu yeni material sistemini hazırlayıb. Bu sistem indium arsenid (InAs) və GaInSb (qalium, indium və antimon ərintisi) qatlarından ibarətdir. Höfling izah edir: 'Bu üç qatlı quruluş əvvəlki yanaşmalara nisbətən daha üstün xüsusiyyətlərə malikdir.'

Əvvəlki materialların əsas problemi onların enerji maneəsinin (band-gap) aşağı olması idi. Yeni materialda GaInSb ərintisi enerji maneəsini artırır, üçüncü InAs qatı isə strukturun simmetrikliyini təmin edir. Bu, materialın daha yüksək temperaturda belə öz xüsusiyyətlərini qoruyaraq işləməsinə imkan yaradır.

Texnoloji tətbiqlərə yol açır

Tədqiqatın birinci müəllifi Fabian Hartmann deyir: 'Üç əsas üstünlük var: material kütləvi miqyasda istehsal edilə bilər, nəticələr etibarlıdır və mövcud silisium çip texnologiyası ilə uyğun gəlir.' Bu, topoloji elektronikaların inkişafını sürətləndirərək elektron cihazların daha enerjiyə qənaətcil və güclü olmasını təmin edə bilər.

Yeni material, yüksək temperaturda çalışan, enerji itkisini minimuma endirən elektron komponentlərin hazırlanması üçün ümidverici bir addım hesab olunur. Alimlər bu kəşfin gələcək cihazların istehsalı üçün geniş imkanlar yaradacağına inanırlar.